Курс Трубопроводная арматура. Модуль Краткий курс для менеджеров

Рис. 2.16. Игольчатый запорный клапан

Хотя размеры запорных клапанов могут быть много большими, стандартные проходы не превосходят 200 мм (8?). Свыше этих размеров осевые нагрузки на шпиндель от давления среды, действующего на площадь золотника, делают ручное управление затруднительным или даже невозможным.

Специальные разгруженные конструкции предусматривают уравновешивание осевых усилий от золотника и делают управление легче.

Запорные клапаны могут быть с выдвижным шпинделем, что позволяет осуществлять визуальный контроль за положением золотника и степенью открытия клапана, и облегчает смазку резьбовой пары. С другой стороны, невыдвижной шпиндель также имеет применение, так как позволяет осуществлять монтаж в условиях, ограниченных по высоте и уменьшить износ. Они обычно изготавливаются из чугуна, углеродистой, карбамидной и нержавеющей сталей, бронзы или латуни для использования на воде, нефти, маслах, в химической промышленности и строительстве. Для увеличения срока службы на уплотнительных поверхностях стальных клапанов применяется наплавка золотников легированной сталью с 13 % содержанием хрома или стеллитом.

Практика использования и проектирования клапанов позволяет предложить некоторые рекомендации при их выборе:

– в запорных клапанах, предназначенных для работы с количеством циклов более 1000 следует применять плоское уплотнение;

– конусное уплотнение целесообразно использовать при наличии в рабочей среде загрязнений;

– в клапанах с конусным уплотнением золотник и шток не должны вращаться, причём, чем выше рабочее давление и температура, тем более жесткие допуски на размеры и геометрические характеристики должны задаваться. Особое внимание должно быть обращено на обеспечение соосности проходного отверстия с резьбовой втулкой;

– следует избегать резьбовых соединений корпусов с крышками при температурах 200°C и выше;

– хорошо зарекомендовали себя упругие элементы, вводимые в конструкции уплотнений, например, тонкостенные кольца, выполняемые на плоских уплотнительных поверхностях корпусов, способные упруго деформироваться при контакте с конусными золотниками.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КЛАПАНЫ

Это небольшие клапаны, которые управляются соленоидами, и обычно используются в контрольно-измерительной аппаратуре.

Рис. 2.17. Общий вид электромагнитного клапана

Клапаны открываются и закрываются электрическим сигналом и могут изготавливаться в двух основных моделях:

1) Клапаны обычно в открытом положении, когда электрический сигнал выключен (НО).

2) Клапаны обычно в закрытом положении, когда электрический сигнал выключен (НЗ).

Схема работы электромагнитного клапана представлена на рис. 2.18.

< image l:href="#"/>

Рис. 2.18. Схема работы электромагнитного клапана

Электромагнитные клапаны могут обслуживаться переменным током от сети, через трансформатор или постоянным током от батареи или генератора постоянного тока. Электромагнитные клапаны постоянного тока действуют медленно и работают на низких давлениях.

Соленоидные катушки переменного тока действуют гораздо быстрее и обеспечивают работу клапанов при более высоких давлениях. На рис. 2.19. показан клапан прямого действия, в котором сердечник закрывает или открывает основное отверстие клапана.

Рис. 2.19. Электромагнитный клапан прямого действия

Другой тип электромагнитного клапана (непрямого действия) показан на рис. 2.20–2.21

Рис. 2.20- 2.21. Электромагнитный клапан непрямого действия

В нём сердечник закрывает или открывает вспомогательное отверстие, соединяющее полость над мембраной с трубопроводом за клапаном. Поскольку площадь мембраны больше площади основного золотника, давление среды через мембрану прижимает золотник к седлу, обеспечивая герметичность.

При открытии вспомогательного отверстия при срабатывании соленоида, давление над мембраной сбрасывается в трубопровод за клапаном, и под действием давления среды золотник поднимается, открывая основное отверстие.

Другие, более сложные трёх – и четырехходовые клапаны, управляемые от соленоидов или вручную, называемые распределителями, используются в широком диапазоне специальных применений.

Технические характеристики

Размеры 6…400 мм (1/4?…16?)

Рабочее давление 1,9–8,6 МПа (275…1250 фн/дюйм²)

Рабочая температура -196^о С…650^оС (-320^оF…1200^оF)

Материалы Большинство металлов

Присоединения Резьбовое, фланцевое, на сварке

Применение В обычных и экстремальных случаях, при высоких температурах, в криогенных и агрессивных средах

МЕМБРАННЫЕ КЛАПАНЫ

Мембранные (диафрагмовые) клапаны были впервые применены в 1920-х годах в линиях сжатого воздуха и проявили себя настолько успешно, что быстро распространились в управлении другими рабочими средами. Сегодня трудно найти отрасль промышленности, строительства и транспорта, где не применяются мембранные клапаны. Существуют две базовые конструкции, как показано на рис. 2.22.

Рис. 2.22. Мембранные клапаны

1. С затвором типа «улыбка», отличающимся поднятым седлом в корпусе, над которым смонтирована эластомерная или фторопластовая диафрагма. Когда маховик опускает шпиндель вниз для закрывания клапана, диафрагма садится на выступ, отсекая поток рабочей среды.

2. Полнопроходной тип, в котором используется диафрагма, закрепленная параллельно оси потока и полное закрытие осуществляется опусканием траверсы, прижимающей диафрагму к стенкам корпуса. Полное открытие проходного отверстия обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление.

Клапаны состоят из трех основных деталей – корпуса, мембраны (диафрагмы) и управляющего узла в крышке, изолированного от рабочей среды.

Корпус может быть изготовлен из широкого диапазона материалов, включая чугун, шаровидный чугун, бронзу, углеродистую и нержавеющую сталь. Он может быть покрыт разными эластомерами, полимерами, быть стеклянным или полностью полимерным для высокоагрессивных и абразивных сред. Перечень материалов диафрагм с каждым годом становится все шире, часть их приведена в таблице 2.1, где названы типовые примеры, позволяющие применять клапаны в широком диапазоне температур и рабочих сред.